Entwicklung einer Methodik zur Regionalisierung von Windkraftanlagen an Land. Szenariorahmen zum Netzentwicklungsplan Strom 2019-2030

Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)

• Abkürzungsverzeichnis
• 1 Einleitung
  • 1.1 Motivation
  • 1.2 Struktur der Arbeit
• 2 Grundlagen
  • 2.1 Windenergietechnik
  • 2.2 Volllaststunden und Weibullverteilung
  • 2.3 Starkwind- und Schwachwindanlagen
  • 2.4 Schallemissionen von Windkraftanlagen
  • 2.5 Analyse der Windqualität
• 3 Ermittlung der Volllaststunden
  • 3.1 Ermittlung der Volllaststunden
  • 3.2 Einteilung von Windzonen
  • 3.3 Auswahl von Standard-Windkraftanlagen
• 4 Flächenanalyse
  • 4.1 Windvorrang- und Windeignungsgebiete
  • 4.2 Baunutzfläche
    • 4.2.1 Wohnbaufläche
    • 4.2.2 Industrie- und Gewerbefläche
    • 4.2.3 Fläche gemischter Nutzung
    • 4.2.4 Flächen besonderer funktionaler Prägung
    • 4.2.5 Sonstige Baunutzflächen
  • 4.3 Infrastruktur
    • 4.3.1 Fahrbahnen
    • 4.3.2 Gleis- und Bahnanlagen
    • 4.3.3 Freileitungen
    • 4.3.4 Flugsicherungsanlagen, Flughäfen und Landeplätze
  • 4.4 Natürliche und technische Ausschlussflächen
    • 4.4.1 Moore und Sümpfe, stehende und fließende Gewässer
    • 4.4.2 Hangneigung
  • 4.5 Naturschutz
    • 4.5.1 Naturschutzgebiete
    • 4.5.2 Nationalparks
    • 4.5.3 Flora-Fauna-Habitate
    • 4.5.4 Vogelschutzgebiete
    • 4.5.5 Ramsar-Gebiete
    • 4.5.6 Biosphärenreservate
    • 4.5.7 Landschaftsschutzgebiet
    • 4.5.8 Naturparks
    • 4.5.9 Waldfläche
    • 4.5.10 Wasserschutzgebiete
  • 4.6 Analyse der Ausschluss- und Potenzialfläche
• 5 Ermittlung des Leistungspotenzials von Windkraftanlagen an Land in der BRD
  • 5.1 Ermittlung des Leistungspotenzials
  • 5.2 Ermittlung des bewerteten Leistungspotenzials
  • 5.3 Repowering
• 6 Regionalisierung der Windenergieleistung gemäß Szenariorahmen Strom 2019-2030
  • 6.1 Auswahl des Szenarios C 2030 für die Regionalisierung von Windkraftanlagen an Land
  • 6.2 Skalierung der Leistung der Windkraftanlagen an Land auf den Zielwert des Szenario C 2030
• 7 Technische Umsetzung der Regionalisierung
  • 7.1 Software
  • 7.2 Aufbau des Rasters und Gridcode
  • 7.3 Ermittlung der Volllaststunden und der Hangneigung
  • 7.4 Selektion und Pufferung von Flächen und Linienstrukturen
  • 7.5 Aggregation von Geometrien
  • 7.6 Aufbau und Überführung von Daten in die Datenbank
  • 7.7 Datenverarbeitung in der Datenbank
• 8 Schlussbetrachtung
  • 8.1 Zusammenfassung
  • 8.2 Weiteres Vorgehen
  • 8.3 Optimierungsoptionen
• 9 Kartenanhang
  • 9.1 Volllaststunden einer Enercon E82 E4
  • 9.2 Verteilung des Windkraftanlagenbestandes
  • 9.3 Windzonen
  • 9.4 Windvorrang und Windeignungsgebiete
  • 9.5 Baunutzfläche mit Schutzabstand
  • 9.6 Fahrbahnen, Bahn- und Gleisanlagen, Freileitungen
  • 9.7 Flughäfen, Landeplätze, Flugsicherungseinrichtungen
  • 9.8 Fließ-/Stehgewässer, Moore und Sümpfe, Hangneigung >5°
  • 9.9 Naturschutzgebiete und Nationalparks
  • 9.10 Vogelschutzgebiete und Flora-Fauna-Habitate
  • 9.11 Ramsar-Gebiete und Biosphärenreservate
  • 9.12 Naturparks und Landschaftsschutzgebiete
  • 9.13 Waldflächen und Wasserschutzgebiete
  • 9.14 Ausschlussflächen und Potenzialflächen
  • 9.15 Leistungspotenzial
  • 9.16 Bewertetes Leistungspotenzial
  • 9.17 Skalierte Leistung für Szenario C 2030
• 10 Anhang
  • 10.1 Anhang 1
  • 10.2 Anhang 2
  • 10.3 Anhang 3
  • 10.4 Anhang 4
  • 10.5 Anhang 5
  • 10.6 Anhang 6
  • 10.7 Anhang 7
  • 10.8 Anhang 8
  • 10.9 Anhang 9
• Darstellungsverzeichnis
• Tabellenverzeichnis
• Digitales Anhangsverzeichnis
• Literatur- und Quellenverzeichnis

Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Methodik zur Regionalisierung von Windkraftanlagen an Land in Deutschland. Ziel ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das die räumliche Verteilung von Windenergieanlagen auf Basis des Szenariorahmens zum Netzentwicklungsplan Strom 2019-2030 ermöglicht. Die Methodik soll die Berücksichtigung relevanter geografischer, technischer und ökologischer Kriterien gewährleisten und so zur effizienten und nachhaltigen Planung von Windenergieprojekten beitragen.

• Ermittlung des Leistungspotenzials von Windkraftanlagen an Land in Deutschland
• Entwicklung einer Methodik zur Regionalisierung von Windenergieanlagen basierend auf dem Szenariorahmen Strom 2019-2030
• Analyse und Berücksichtigung relevanter Ausschlussflächen und Potenzialflächen
• Integration geografischer, technischer und ökologischer Faktoren in die Planung
• Entwicklung eines softwarebasierten Werkzeugs zur Unterstützung der Regionalisierung

Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)

Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die die Motivation und den Aufbau der Masterarbeit erläutert. Im Anschluss werden in Kapitel 2 die relevanten Grundlagen zur Windenergietechnik, den Volllaststunden und der Weibullverteilung sowie zu Starkwind- und Schwachwindanlagen vorgestellt. Kapitel 3 beschäftigt sich mit der Ermittlung der Volllaststunden und der Einteilung von Windzonen, während Kapitel 4 die Flächenanalyse mit der Berücksichtigung von Windvorrang- und Windeignungsgebieten sowie von Ausschlussflächen und Potenzialflächen behandelt. In Kapitel 5 wird das Leistungspotenzial von Windkraftanlagen an Land in Deutschland ermittelt, wobei sowohl das unbewertete als auch das bewertete Leistungspotenzial berechnet wird. Kapitel 6 widmet sich der Regionalisierung der Windenergieleistung gemäß dem Szenariorahmen Strom 2019-2030. Kapitel 7 beschreibt die technische Umsetzung der Regionalisierung, inklusive der verwendeten Software, des Aufbaus des Rasters und der Datenverarbeitung in der Datenbank. Die Arbeit schließt mit einer Schlussbetrachtung, die die Ergebnisse zusammenfasst, zukünftige Schritte und Optimierungsoptionen diskutiert.

Schlüsselwörter (Keywords)

Die Arbeit befasst sich mit den Themen Windenergie, Regionalisierung, Leistungspotenzial, Szenariorahmen, Netzentwicklungsplan Strom, Ausschlussflächen, Potenzialflächen, GIS-Analyse, Softwareentwicklung, Datenbankmanagement, räumliche Planung, Nachhaltigkeit, Energiewende.